基于FPGA的大功率IGBT驱动触发系统设计.pdf

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1、电气传动和自动控制《电气自动化}2010年第32卷第fi期ElectricDrive＆AutomaticControI基于FPGA的大功率IGBT驱动触发系统设计六廖文婷王学伦严仲明王建民王豫(西南交通大学电气工程学院磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室，四川成都610031)摘要：针对多重化电容储能型脉冲系统的需求，设计了一种基于现场可编程门阵列FPGA(FieldProgrammableGateArray)的大功率1BT(IsItedGateBipolarTmnsistor)驱动触发系统，介绍了其设计思想和实

2、现电路。该系统可实现远程控制或本地控制，能够产生多路频率、脉宽和延时独立可调的脉冲信号，并在此基础上与常用大功率IGBT驱动芯片2SD315A配合进行了触发实验，用于驱动3300V／1200A大功率IGBT。实验结果表明该触发系统具有良好的可调性，可满足脉冲系统中IGBT对触发信号的要求，能有效提高脉冲系统的可控性。关键词：FPGAIGBT驱动LabVIEW【中图分类号]TM921．52[文献标识码】B[文章编号】1000—3886(2010)05—0027—04DesignofHighVoltageIGBTD

3、riveTriggerBasedOnFPGALiaoWentingWangXuelunYanZhongmingWangJianminWangYu(MOE．KeyLabofMaglevTechnologyandVehicle，SouthwestJiaotongUniversity,ChengduSichuan610031，China)Abstract：Accordingtotherequirementofmulti·pulsetechnologybasedoncapacitorenergystoragesyste

4、m，amuhi·channeltriggerofhighvoltageIGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)driverbasedonFPGA(FieldProgrammableGateAray)wasdeveloped，Thedesignideaandimplementationtechnologyofthemulti—channeltriggerhardwareandsoftwarewerepresented．Thetriggergeneratesmulti—channel

5、fre—quency，pulsewidthanddelayindependentlyadjustablepulsesignals，andcanberemotelycontrolledorlocallycontrolled．Thetriggerwastestedtodrive3300V／1200AhighvoltageIGBT．Experimentalresultsaredescribed．Throughthetests．superiorcharacteristicsofthetriggerhavebeencol

6、firmed．Keywords：FPGAIGBTdriverLabVIEW0引言IGBT驱动触发系统，可实现本地控制和计算机远程通信控制，输脉冲功率技术是实现能量储存、压缩、转换和传输的技术，在出脉冲频率范围为1Hz至lkHz，每1Hz可调，脉宽范围为0．2至国防科研和高新技术领域有着极为重要的应用，是包括生物技术、25s，每0．1Ixs可调，延时范围为0至200~s，每0．1s可调。本文环境保护、能源高尖端武器在内的众多高科技发展的基础，有着很介绍该系统的设计思路、组成并进行了相关试验研究。好的发展和应用前景

7、，是各国竞相研究的重点与热点“1。然而，随1系统总体框图和硬件设计着应用环境的不断拓展，对脉冲功率系统在集成度与控制功能方多路可调大功率IGBT驱动触发系统主要由FPGA控制部分、面的要求也越来越苛刻。半导体器件，特别是IGBT在脉冲功率系辅助外围电路和人机交互界面三部分组成。系统的硬件原理框图统领域的应用，则使得脉冲系统的可控性有了较大的提高。电容储能型脉冲系统为使负载得到较高的脉冲峰值且实现输出脉冲波形宽度可调，常采用多重化结构，磁耦合固态感应叠加型脉冲发生器便是其典型应用[2l。这类脉冲发生器单元电路的初

8、级回路均是由IGBT控制的LC振荡电路控制IGBT开通，储能电容向变压器一次侧放电，二次侧则产生初级脉冲波形。因此，为实现输出脉冲可调，需要设计多路频率、脉宽、延时均可调的大功率IGBT驱动触发系统。传统的多路触发器多由信号源和分离元件的模拟电路组成，存在精度低、可调性差和易受干扰等缺点。FPGA凭借其灵活、规模大、开发周期短的优势已成为电子系统设计与实现的一种重要手段161。为了实现